Transverse mode (original) (raw)
Ο Ρυθμός κυματοδήγησης της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας είναι η μετρούμενη σε επίπεδο κάθετο στην κατεύθυνση διάδοσης του ηλεκτρομαγνητικού κύματος. Παρατηρούνται κατά τη διάδοση ραδιοκυμάτων και μικροκυμάτων περιορισμένα μέσα σε , σε μέσα σε οπτικές ίνες καθώς και στα λέιζερ. Οι ρυθμοί κυματοδήγησης προκύπτουν εξαιτίας των στα τοιχώματα του κυματοδηγού. Οι επιτρεπόμενοι ρυθμοί μπορούν να βρεθούν με την επίλυση των εξισώσεων του Maxwell.
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| dbo:abstract | Optický vid či optický mód (anglicky: optical mode) je označení pro světelný paprsek, jehož elektromagnetické pole nemění během šíření prostorem či vlnovodem svůj tvar. Pro různá prostředí existují různé druhy vidů, jež se vyznačují různým průběhem svého elektromagnetického pole. Jednou z důležitých vlastností vidů je to, že lze každý, jakkoliv komplikovaný, optický paprsek v daném prostředí vyjádřit jako lineární kombinaci jednotlivých vidů. Jinými slovy, optické vidy tvoří bázi vektorového prostoru všech paprsků v daném prostředí. Pro studium obecného světelného paprsku včetně jeho šíření daným prostředím tak stačí uvažovat pouze chování jednotlivých vidů. Tato skutečnost značně zjednodušuje výpočty i numerické simulace popisující šíření paprsků. Různé obecné paprsky se pak liší pouze tím, jak moc je v nich ten který vid zastoupen. (cs) El mode transversal d'un front d'ona electromagnètica és el perfil del camp electromagnètic en un pla perpendicular (transversal) a la direcció de propagació del raig. Els modes transversals ocorren a les ones de ràdio i microoness confinades en una guia d'ones, com també la llum confinada en una fibra òptica i en el ressonador òptic d'un làser. Els modes transversals són a causa de les condicions de frontera imposades per la guia d'ones. Per exemple, una ona de ràdio que es propaga al llarg d'una guia buida de parets metàl·liques tindrà com a conseqüència que els components del camp elèctric paral·lels a la direcció de propagació (eix de la guia) s'anul·lin, i per tant el perfil transversal del camp elèctric estarà restringit a aquelles ones la longitud d'ona de les quals encaixi entre les parets conductores. Per aquesta raó, els modes suporten quantització i es poden trobar mitjançant la solució de les equacions de Maxwell per les condicions de frontera adequades. (ca) Ο Ρυθμός κυματοδήγησης της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας είναι η μετρούμενη σε επίπεδο κάθετο στην κατεύθυνση διάδοσης του ηλεκτρομαγνητικού κύματος. Παρατηρούνται κατά τη διάδοση ραδιοκυμάτων και μικροκυμάτων περιορισμένα μέσα σε , σε μέσα σε οπτικές ίνες καθώς και στα λέιζερ. Οι ρυθμοί κυματοδήγησης προκύπτουν εξαιτίας των στα τοιχώματα του κυματοδηγού. Οι επιτρεπόμενοι ρυθμοί μπορούν να βρεθούν με την επίλυση των εξισώσεων του Maxwell. (el) Die transversalelektromagnetische Welle oder TEM-Welle (engl. transverse electromagnetic mode) ist ein Sonderfall einer elektromagnetischen Welle, bei der in Ausbreitungsrichtung sowohl das elektrische als auch das magnetische Feld verschwindet. Stattdessen befinden sich die magnetischen und elektrischen Felder ausschließlich in Ebenen senkrecht (transversal) zur Ausbreitungsrichtung. Dieser Typ elektromagnetischer Wellen bildet sich als geführte Welle z. B. zwischen Außen- und Innenleiter eines verlustlosen Koaxialkabels aus. Auch die ebene Welle ist ein Beispiel für TEM-Wellen. (de) El modo transversal de un frente de onda electromagnética es el perfil del campo electromagnético en un plano perpendicular (transversal) a la dirección de propagación del rayo. Modos transversales ocurren en las ondas de radio y microondas confinadas en una guía de ondas, como también la luz confinada en una fibra óptica y en el resonador óptico de un láser. Los modos transversales son debidos a las condiciones de frontera impuestas por la guía de ondas. Por ejemplo una onda de radio que se propaga a lo largo de una guía hueca de paredes metálicas tendrá como consecuencia que las componentes del campo eléctrico paralelas a la dirección de propagación (eje de la guía) se anulen, y por tanto el perfil transversal del campo eléctrico estará restringido a aquellas ondas cuya longitud de onda encaje entre las paredes conductoras. Por esta razón, los modos soportados son cuantizados y pueden hallarse mediante la solución de las ecuaciones de Maxwell para las condiciones de frontera adecuadas. (es) A transverse mode of electromagnetic radiation is a particular electromagnetic field pattern of the radiation in the plane perpendicular (i.e., transverse) to the radiation's propagation direction. Transverse modes occur in radio waves and microwaves confined to a waveguide, and also in light waves in an optical fiber and in a laser's optical resonator. Transverse modes occur because of boundary conditions imposed on the wave by the waveguide. For example, a radio wave in a hollow metal waveguide must have zero tangential electric field amplitude at the walls of the waveguide, so the transverse pattern of the electric field of waves is restricted to those that fit between the walls. For this reason, the modes supported by a waveguide are quantized. The allowed modes can be found by solving Maxwell's equations for the boundary conditions of a given waveguide. (en) Mod – charakterystyczny rozkład pola elektromagnetycznego odpowiadającym danemu kątowi rozchodzenia się fal w falowodzie. Dla światłowodu mówi się o modach światłowodowych. Mody można interpretować jako efekt wzajemnej interferencji płaskich fal elektromagnetycznych odbijających się wielokrotnie od granicy ośrodków tworzących falowód. Matematyczną postać rozkładów pola odpowiadających poszczególnym modom można uzyskać rozwiązując równania Maxwella, lub wynikające z nich równanie falowe, z odpowiednimi warunkami brzegowymi narzuconymi na pole elektryczne i magnetyczne na granicy ośrodków.W światłowodzie takie równanie falowe ma nieskończoną ilość rozwiązań, lecz tylko niektóre z nich odpowiadają propagacji fal wzdłuż światłowodu, bez szybkiego zaniku fali wraz z przebytą drogą. Rozwiązania te nazywane są modami. Każdy z modów ma specyficzne właściwości, takie, jak prędkość propagacji, częstotliwość i długość fali, poprzeczne rozkłady pola elektromagnetycznego w ośrodku. Ponadto, w falowodzie płaskim, każdy z modów odpowiada określonemu kątowi (względem osi światłowodu) rozchodzenia się drgań elektromagnetycznych. O tym ile modów przenosi dany światłowód decyduje jego kształt, średnica rdzenia światłowodu, apertura numeryczna i długość fali propagującej się w tym światłowodzie. Ich rozkład zależy od geometrii elementu prowadzącego promieniowanie, własności optycznych materiału rdzenia i płaszcza oraz od długości rozważanej fali.W zakresie danego modu zachowane są stałość poprzecznego rozkładu pola elektromagnetycznego i jego polaryzacji wzdłuż osi falowodu. Mody dzieli się na: * TE{ Ey, Hz, Hx } (Transverse Electric) - mody których natężenie pola elektrycznego w kierunku rozchodzenia się jest zerowe. * TM{ Hy, Ez, Ex } (Transverse Magnetic) - mody których indukcja magnetyczna w kierunku rozchodzenia się jest zerowa. * TEM (Transverse ElectroMagnetic) - mody których natężenie pola elektrycznego i indukcja magnetyczna wzdłuż kierunku rozchodzenia jest zerowa. * Hybrydowe - mody nie spełniające powyższych warunków. Stosuje się również inne, bardziej szczegółowe podziały modów ze względu na ich własności. Większa liczba modów oznacza większą podatność na rozmycie przebiegającego przez światłowód pakietu falowego (odpowiadającego transmitowanemu sygnałowi) przy dużych odległościach. Rozmycie to, zwane dyspersją modową, spowodowane jest różnicami prędkości rozchodzenia się poszczególnych modów, w wyniku czego części sygnału (np. impulsu) wysłane w tym samym momencie związane z różnymi modami docierają do odbiornika w różnym czasie. Ogranicza to prędkość lub zasięg transmisji, gdyż za sprawą wspomnianych opóźnień, zbyt szybko powtarzane impulsy mogą na siebie zachodzić. W światłowodach wielomodowych zasięg transmisji, bez dodatkowych urządzeń przetwarzających i wzmacniających sygnał, ograniczony jest przez to do ok. 3000 metrów.W światłowodzie jednomodowym może biec tylko jeden mod - są to światłowody o wartości znormalizowanej częstotliwości V mniejszej od około 2,405. Powyżej tej wartości, światłowód jest wielomodowy.W światłowodach jednomodowych dyspersja modowa nie występuje, dzięki czemu szczególnie nadają się one do transmisji sygnałów telekomunikacyjnych na duże odległości. (pl) |
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